《基於光纖延遲的準分散式光纖溫度感測器研究》是依託電子科技大學,由邱琪擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於光纖延遲的準分散式光纖溫度感測器研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：邱琪
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
分散式光纖溫度感測器沿著傳輸光纖測量各個位置的溫度情況,廣泛套用於電力設備、橋樑、大壩和隧道中。通常採用分散式光纖光柵和非線性後向散射兩類技術，具有測量系統較複雜，且成本較高的特點。為了解決上述技術問題，本項目提出了一種基於光纖延遲技術的準分散式光纖溫度感測方法，通過測量光信號在光纖中的附加傳輸延遲得到溫度。.主要研究內容包括：①研究光纖的傳輸延遲與溫度特性，建立溫度感測的理論模型；②建立光纖延遲與溫度的測試平台，研究溫度與延遲的線性關係、測量精度和和測量範圍；③設計多波長基於光纖延遲的準分散式光纖溫度感測器；④建立準分散式溫度感測實驗系統，最佳化系統設計。.本項目創新之處在於：①提出了基於光纖延遲的溫度測量方法；②建立了多波長基於光纖延遲的準分散式光纖溫度感測系統。.本項目的目標：致力於降低成本，同時提高溫度的測量範圍，實現低成本、大動態範圍的光纖分散式溫度感測，為套用打下堅實的基礎。
結題摘要
項目完成了石英光纖傳輸延遲與溫度特性的理論研究。研究了溫度對光纖長度和光纖折射率的影響，通過分析研究光纖溫度膨脹係數和折射率的溫度係數，確定溫度與光信號傳輸延遲的關係。建立了光纖延遲對溫度感測的理論模型，從理論證明了光信號在光纖中的傳輸延遲時間和溫度呈線性關係。 建立了光纖延遲與溫度關係的測試平台，完成了溫度與延遲的線性關係、測量範圍和精度的研究。採用矢量網路分析儀和光收發模組建立光纖延遲的測試平台，利用頻域相位法實現了高精度延遲測量（0.1ps）。建立了低溫和高溫測試環境，在-65℃至+100℃的溫度範圍進行了測量，測量結果表明在該溫度範圍內，光纖延遲溫度係數具有良好的線性特徵，係數為45.767ps/km℃。同時對光纖在+100℃至+1100℃的溫度範圍進行了測量，測量結果表明在該溫度範圍內，光纖延遲溫度係數也具有良好的線性特性，係數為44.346ps/km℃。該研究在國際上首次從理論和實驗證明了，在-65℃至+1100℃溫度範圍，溫度與延遲時間呈線性關係，為感測器的研究提供了依據。合計發表論文9篇，其中SCI論文4篇，EI論文2篇，國際會議論文2篇，中文期刊論文1篇。 基於上述理論和實驗成果，完成了多種光纖溫度感測器和準分散式光纖溫度感測器設計。申請中國國家發明專利6項，授權4項；同時獲得2項美國發明專利授權。並對上述感測器進行了實驗研究，證明了可行性和套用價值。該研究在國際上首次實現了基於光纖延遲的溫度感測器和準分散式感測器研製。 採用上述專利技術，研製了光纖長為32.601km，8個分散式溫度感測節點的實驗系統，其中包括由光纖環構成的光纖延遲延遲感測頭。實驗結果表明：該準分散式光纖延遲溫度感測器的技術方案可行，測量溫度範圍：-30℃至+80℃，精度為0.5℃，分散式距離優於30km。該感測器與其它類型的光纖溫度感測器比較，具有成本低易於推廣套用的特點。
